JP2018030940A - 吸湿フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の主題は、高い吸湿性を有し、かつ高い全光線透過率及び低いヘーズを有する光透過性吸湿フィルムを提供することである。【解決手段】本発明の光透過性吸湿フィルムは、樹脂及び樹脂中に分散している酸化マグネシウム粒子を含んでおり、酸化マグネシウム粒子の平均粒径が、１００ｎｍ以下であり、かつ樹脂が、エステル部分又はカルボキシル基を有する、光透過性吸湿フィルムである。樹脂は、エチレン−酢酸ビニル共重合体又はエチレン−メチルメタクリレート共重合体であることが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、吸湿フィルムに関する。

従来、食品、医薬品、電子部品、精密機械、及びエネルギー等の分野において、吸湿や酸性ガスに起因する品質劣化を防ぐ目的で、乾燥剤や酸吸着剤を同梱する方法がとられている。これらの分野においては、長期にわたって吸湿及び酸性ガスの吸収を行うため、種々の手段が開示されている。

特許文献１は、吸湿性及び透明性を有する吸湿フィルムとして、透明重合体中に平均粒径が０．３μｍ以下である、吸湿性を有する粒子（以下、「吸湿性粒子」という）を含有する透明吸湿材を開示している。

特許文献２は、透湿性を有するポリマー層、非晶質シリカと吸湿性粒子を含み、多孔構造を有する吸湿層、及び防湿層を有する包装材料を開示している。また、特許文献２では、吸湿性粒子としてシリカゲル、ゼオライト、吸水ポリマー、及び吸湿性塩を挙げている。

特開２００６−２７２１９０号公報 特開２０１４−２３７１２１号公報

有機ＥＬ素子、又はディスプレイ等に吸湿性シートを適用する場合、高い吸湿性及び良好なシースルー性が要求される。

しかしながら、樹脂に吸湿性粒子を混練して吸湿性シートを作製した場合、全光線透過率が低くなり、ヘーズが高くなるという問題、すなわち、シースルー性が低下するという問題がある。

したがって、本発明の主題は、高い吸湿性を有し、かつ高い全光線透過率及び低いヘーズを有する光透過性吸湿フィルムを提供することである。

《態様１》
樹脂及び前記樹脂中に分散している酸化マグネシウム粒子を含んでおり、
前記酸化マグネシウム粒子の平均粒径が、１００ｎｍ以下であり、かつ
前記樹脂が、エステル部分又はカルボキシル基を有する、
光透過性吸湿フィルム。
《態様２》
前記酸化マグネシウム粒子の平均粒径が、５０ｎｍ以下である、態様１に記載の光透過性吸湿フィルム。
《態様３》
前記酸化マグネシウム粒子と前記樹脂の合計に対して、１０ｗｔ％〜５０ｗｔ％の前記酸化マグネシウム粒子を含んでいる、態様１又は２に記載の光透過性吸湿フィルム。
《態様４》
前記樹脂が、前記エステル部分又はカルボキシル基を側鎖に有する、態様１〜３のいずれか一項に記載の光透過性吸湿フィルム。
《態様５》
前記樹脂が、エチレン−酢酸ビニル共重合体又はエチレン−メチルメタクリレート共重合体である、態様４に記載の光透過性吸湿フィルム。
《態様６》
前記樹脂が前記エチレン−酢酸ビニル共重合体である場合には、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体が、１０ｗｔ％以上の酢酸ビニル部分を有し、かつ
前記樹脂が前記エチレン−メチルメタクリレート共重合体である場合には、前記エチレン−メチルメタクリレート共重合体が、２０ｗｔ％以上のメチルメタクリレート部分を有する、
態様５に記載の光透過性吸湿フィルム。
《態様７》
前記光透過性吸湿フィルムの厚さが１００μｍのときの全光線透過率が、ＪＩＳ Ｋ７３６１−１（１９９７年）に準拠して測定したときに７０％以上であり、かつヘーズが、ＪＩＳ Ｋ７１３６（２０００年）に準拠して測定したときに４０％以下である、態様１〜６のいずれか一項に記載の光透過性吸湿フィルム。

本発明によれば、高い吸湿性を有し、かつ高い全光線透過率及び低いヘーズを有する光透過性吸湿フィルムを提供することができる。

図１は、吸湿性粒子を含んでいる吸湿フィルム中の光の進行を示す概略図である。ここで、図１（ａ）及び（ｃ）は、従来の吸湿フィルムに関する図であり、また図１（ｂ）は、本発明のある実施形態に基づく吸湿フィルムに関する図である。 図２は、本発明の光透過性吸湿フィルムを有するディスプレイ装置の構成の略図である。 図３は、本発明の光透過性吸湿フィルムを有する包装用シートの構成の略図である。

以下、本発明の実施の形態について詳述する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるのではなく、発明の本旨の範囲内で種々変形して実施できる。

本発明の光透過性吸湿フィルムは、樹脂及び樹脂中に分散している酸化マグネシウム粒子を含んでおり、酸化マグネシウム粒子の平均粒径が、１００ｎｍ以下であり、かつ樹脂が、エステル部分又はカルボキシル基を有する、光透過性吸湿フィルムである。

原理によって限定されるものではないが、本発明の作用原理は以下のとおりであると考える。

樹脂に吸湿性粒子を混練して吸湿フィルムを作製した場合、吸湿フィルムのシースルー性が低下する場合がある。これは、樹脂中に吸湿性粒子が存在することにより、吸湿フィルム中に入射する光が吸湿性粒子によって反射され、又は散乱することを、原因の一つとする。

吸湿フィルム中の吸湿性粒子による光の反射及び散乱は、吸湿性粒子の粒子径が大きい場合には多くなる。

図１（ａ）は、大きい粒子径を有する吸湿性粒子を含んでいる吸湿フィルム中の光の進行を示す概略図である。図１（ａ）において、吸湿フィルム１０に入射した光２０が大きい粒子径を有する吸湿性粒子３０に当たると、一部の光４０は反射・散乱し、残りが吸湿フィルム１０を透過する光５０となる。

逆に、吸湿性粒子の粒子径が小さい場合、特に、吸湿性粒子の粒子径が光の波長よりも有意に小さい場合には、光の反射又は散乱は非常に小さくなる。

そのため、光の波長よりも有意に小さい粒子径、すなわちナノサイズの粒子径を有する吸湿性粒子を樹脂に混練して吸湿フィルムを作製することが考えられる。

図１（ｂ）は、小さい粒子径、特にナノサイズの粒子径を有する吸湿性粒子を含んでいる吸湿フィルム中の光の進行を示す概略図である。図１（ｂ）において、小さい粒子径を有する吸湿性粒子３２は、光をほとんど反射又は散乱しないため、吸湿フィルム１０に入射した光２０のほとんどが吸湿フィルム１０を透過する光５０となる。

しかしながら、小さい粒子径、特にナノサイズの粒子径を有する粒子は凝集しやすい。そのため、単純にナノサイズの粒子径を有する吸湿性粒子を樹脂に混練して吸湿フィルムを作製しても、吸湿フィルム中において吸湿性粒子が凝集して、吸湿性粒子の大きい二次粒子が形成される。そのため、この様な吸湿フィルムでも、粒子径が大きい吸湿性粒子を含んでいる吸湿フィルムと同様の原因により、吸湿フィルムのシースルー性が低下する。

図１（ｃ）は、凝集した吸湿性粒子を含んでいる吸湿フィルム中の光の進行を示す概略図である。図１（ｃ）において、小さい粒子径を有する吸湿性粒子３２は、凝集して大きい二次粒子３４を形成している。吸湿フィルム１０に入射した光２０が大きい二次粒子３４に当たると、一部の光４０は反射・散乱し、残りが吸湿フィルム１０を透過する光５０となる。

本発明者らは、ナノサイズの粒子径を有する吸湿性粒子、特に酸化マグネシウム粒子とエステル部分又はカルボキシル基を有する樹脂とを混練して吸湿フィルムを作製した場合に、高いシースルー性を有する吸湿フィルムを得ることができることを見出した。

吸湿性粒子は、水等の極性を有する分子と親和性が高い。また、樹脂中のエステル部分又はカルボキシル基は、極性を有する。そのため、このような樹脂に吸湿性粒子を混練した場合、吸湿性粒子は、樹脂中のエステル部分又はカルボキシル基によって安定化し、分散しやすくなると考えられる。

これにより、ナノサイズの粒子径を有する吸湿性粒子が吸湿フィルム中において凝集することを抑制でき、シースルー性が良好な吸湿フィルムを得ることができると考えられる。

〈樹脂〉
本発明において用いられる樹脂は、エステル部分又はカルボキシル基を有するものであれば特に限定されない。樹脂は、特に、側鎖にエステル部分又はカルボキシル基を有することが好ましい。これは、エステル部分又はカルボキシル基が側鎖にあるほうが、酸化マグネシウム粒子を安定化させて分散させやすいためである。

エステル部分又はカルボキシル基を有する樹脂としては、例えばエチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−ブチルアクリレート共重合体、エチレン−メチルアクリレート共重合体、及びエチレン−酢酸ビニル共重合体等を挙げることができる。

本発明において用いられる樹脂としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体又はエチレン−メチルメタクリレート共重合体を挙げることができる。

なお、エチレン−酢酸ビニル共重合体は、エチレンと酢酸ビニルとを少なくとも含むモノマーから重合して得られる共重合体である。また、エチレン−メチルメタクリレート共重合体は、エチレンとメタクリル酸メチルとを少なくとも含むモノマーから重合して得られる共重合体である。

また、樹脂がエチレン−酢酸ビニル共重合体である場合には、エチレン−酢酸ビニル共重合体が、１０ｗｔ％以上、１４ｗｔ％以上、２０ｗｔ％以上、若しくは２５ｗｔ％以上、又は３０ｗｔ％以下、３５ｗｔ％以下、若しくは４０ｗｔ％以下の酢酸ビニル部分を有していてよい。また、樹脂がエチレン−メチルメタクリレート共重合体である場合には、エチレン−メチルメタクリレート共重合体が、１０ｗｔ％以上、１４ｗｔ％以上、２０ｗｔ％以上、２５ｗｔ％以上、若しくは３０ｗｔ％以上、又は３５ｗｔ％以下、４０ｗｔ％以下、若しくは４５ｗｔ％以下のメチルメタクリレート部分を有していてよい。樹脂中のエステル部分又はカルボキシル基の割合が一定の範囲内であることにより、より分散性がよくなるためである。

〈酸化マグネシウム粒子〉
本発明において、酸化マグネシウム粒子は、平均粒径が１００ｎｍ以下であり、樹脂中に分散している。

酸化マグネシウム粒子の平均粒径は、１００ｎｍ以下、７５ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、３５ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、又は１０ｎｍ以下であってよい。

なお、本願明細書において、「平均粒径」とは、特に断りがない限り、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、無作為に選択した１００個以上の粒子の最大となる対角線を測定、または丸みを帯びている場合は長軸(長方向の接線)を測定した場合のそれらの測定値の算術平均値をいう。

酸化マグネシウム粒子は、酸化マグネシウム粒子と樹脂の合計に対して、１０ｗｔ％以上、１５ｗｔ％以上、２０ｗｔ％以上、又は２５ｗｔ％以上であってよく、５０ｗｔ％以下、４５ｗｔ％以下、４０ｗｔ％以下、３５ｗｔ％以下、又は３０ｗｔ％以下であってよい。

〈厚さ〉
本発明における光透過性吸湿フィルムの厚さは、２００μｍ以下、１８０μｍ以下、１５０μｍ以下、１２０μｍ以下、又は１００μｍ以下であってよい。また、本発明における光透過性吸湿フィルムの厚さは、２５μｍ以上、５０μｍ以上、又は７５μｍ以上であってよい。

〈全光線透過率及びヘーズ〉
本発明において、光透過性吸湿フィルムは、厚さが１００μｍのときの全光線透過率が７０％以上であり、かつヘーズが４０％以下であることが好ましい。全光線透過率が低すぎる場合、及び／又はヘーズが高すぎる場合には、フィルムの透明性が低下するためである。

全光線透過率は、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５％以上、９０％以上、又は９５％以上であってよい。

ヘーズは、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、１５％以下、１０％以下、又は５％以下であってよい。

なお、ヘーズとは、フィルムの濁度（又は曇度）を表わす指標である。ヘーズは、フィルム表面の粗さに起因する光線の反射及び散乱、又はフィルム内部における光の内部散乱によって決まる。

ヘーズは、拡散透過光の全光線透過率に対する拡散透過率の割合から求めることができる。

ヘーズが０％に近いほどフィルムの透明性が高く、ヘーズが１００％に近いほどフィルムの濁りが大きいことを示している。

なお、全光線透過率はＪＩＳ Ｋ７３６１−１（１９９７年）に準拠して、またヘーズはＪＩＳ Ｋ７１３６（２０００年）に準拠して、例えばヘーズ・透過率測定計（ＨＲ−１００、株式会社村上色彩研究所製）を用いて測定することができる。

〈スキン層〉
スキン層は、光透過性吸湿フィルムに含有される酸化マグネシウム粒子の脱落を防止し、かつ包装容器としての強度、例えば引張破壊強さや他のフィルム、積層体とのヒートシール強度を持たせるため、光透過性吸湿フィルムの一方又は両方の面に積層されている随意の層である。

スキン層は樹脂で構成することができ、製膜安定性を向上させ、かつ／又は酸化マグネシウム粒子の脱落や外部への直接の接触を防ぐこと、並びに／又は基材フィルムと積層する表面平滑性を付与することができる。

スキン層を構成する樹脂としては、フィルムに一般的に用いられている樹脂を用いることができる。光透過性吸湿フィルムの両側にスキン層を積層させた場合、それぞれのスキン層を構成する樹脂は、同一であっても異なっていてもよい。

スキン層を構成する樹脂は、例えばポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、及びこれらの誘導体、並びにこれらの混合物が挙げられる。また、上述の<樹脂>においてあげた樹脂を用いることもできる。

スキン層の厚さは、１μｍ以上、３μｍ以上、５μｍ以上、又は７μｍ以上であることができ、また５０μｍ以下、４０μｍ以下、３０μｍ以下、２０μｍ以下、又は１５μｍ以下であることができる。光透過性吸湿フィルムの両側にスキン層を積層させた場合、これらのスキン層の厚さは同一であっても異なっていてもよい。

〈光透過性吸湿フィルムの使用例〉
本発明の光透過性吸湿フィルムは、例えばディスプレイ装置に用いることができる。

図２は、本発明の光透過性吸湿フィルムを有するディスプレイ装置の構成の略図である。図２において、ディスプレイ装置２００は、発光表示素子１１０と基材１２０との間に本発明の光透過性吸湿フィルム１００を有する。

また、本発明の光透過性吸湿フィルムは、例えば包装用シートに用いることができる。

図３は、本発明の光透過性吸湿フィルムを有する包装用シートの構成の略図である。図３において、包装用積層体３００は、本発明の光透過性吸湿フィルム１００、光透過性吸湿フィルムと積層されている透明基材フィルム１３０を含んでいる。

本発明の光透過性吸湿フィルムを有する包装用シートは、包装袋として用いることができる。この様な包装袋は、具体的には、図３に記載される包装用積層体を１枚又は複数枚含んでおり、かつ１枚又は複数枚の包装用積層体の光透過性吸湿フィルム側の一部が、この積層体の他の部分又は他のフィルムとヒートシールされていることによって袋状にされていることができる。

さらに、この包装袋は、内容物、及び内容物を密封している包装袋を具備している、内容物入り包装袋であってよい。

〈シートの製造〉
下記の工程により、実施例１〜６、及び比較例１〜３の吸湿性シートを作製した。

１．プレミキシング
熱可塑性樹脂及び酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子を所定の分量で秤量し、１７０℃、１５００ｒｐｍの条件で、高速ミキサー（ヘンシェルミキサー、日本コークス株式会社製）で混練して、熱可塑性樹脂と酸化マグネシウム粒子の混練物を作製した。

なお、熱可塑性樹脂は、実施例１〜４及び比較例２ではエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を、実施例５及び６ではエチレン−メチルメタクリレート共重合体（ＥＭＭＡ）を、比較例１では超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）を、比較例３ではアイオノマー樹脂を、それぞれ用いた（下記の〈結果〉の「表１」参照）。

また、実施例１〜６、並びに比較例１、及び３では、平均粒径が３５ｎｍの酸化マグネシウム粒子を用いたのに対して、比較例２では、平均粒径が５００ｎｍの酸化マグネシウム粒子（神島化学工業製・スターマグＰＳＦ１５０）を用いている（下記の〈結果〉の「表１」参照）。

また、実施例１における酸化マグネシウム粒子の配合量は、１０ｗｔ％である。また、実施例２における酸化マグネシウム粒子の配合量は、２０ｗｔ％である。また、実施例３、５及び６、並びに比較例１〜３における酸化マグネシウム粒子の配合量は、３０ｗｔ％である。最後に、実施例４における酸化マグネシウム粒子の配合量は、４０ｗｔ％である。（下記の〈結果〉の「表１」参照）。

実施例１〜６、及び比較例１〜３の吸湿性シートの作製に用いた樹脂及び酸化マグネシウム粒子の組み合わせは、下記の〈結果〉の表１において示されている。なお、表１において、樹脂の「全光線透過率」及び「ヘーズ」は、厚さが１００μｍのときの、樹脂自体が有している全光線透過率及びヘーズである。また、「ＶＡ又はＭＭＡ含有率」は、樹脂中の酢酸ビニル（ＶＡ）又はメチルメタクリル酸（ＭＭＡ）の質量％を表している。

２．マスターバッチの作製
上記「１．プレミキシング」において作製した混練物を粉砕し、１７０℃の条件で、二軸押出機（ＰＣＭ−３０、株式会社池貝）でペレット化して、マスターバッチを作製した。

３．多層製膜
上記「２．マスターバッチの作製」で作製したマスターバッチを用いて、１７０℃、成膜厚み１００μｍ、引取速度１０ｍ／ｍｉｎの条件で、押出成膜装置（ＫＺＷ１５ＴＷ−４５ＭＧ−ＮＨ−２２００）でフィルム化して、厚さが１００μｍの吸湿フィルムを作製した。

〈飽和吸湿量の測定〉
下記の方法により、実施例１〜６、及び比較例１〜３の吸湿性シートの飽和吸湿量を測定した。

吸湿フィルムを、一辺の長さが約１０ｃｍの正方形の吸湿フィルム片に切り出して、重量を測定した。次に、吸湿フィルム片を４０℃、９０％相対温度（ＲＨ）環境下で４８時間放置した後、２３℃、５０％ＲＨ環境下で２４時間放置して、吸湿フィルム片に吸湿させた。その後、吸湿フィルム片の重量を測定した。

吸湿フィルム片の吸湿前後の重量増加量を吸湿前の重量で除することにより得た吸湿フィルム片の吸湿前後の重量変化率を、飽和吸湿量とした。

〈シースルー性の測定〉
下記の方法により、実施例１〜６、及び比較例１〜３の吸湿性シートのシースルー性を測定した。

吸湿させる前の吸湿フィルムを、一辺の長さが約１０ｃｍの正方形の吸湿フィルム片３片に切り出した。その後、３片の吸湿フィルム片それぞれについて、ヘーズ・透過率測定計（ＨＲ−１００、株式会社村上色彩研究所製）を用いて全光線透過率、及びヘーズを測定した。なお、全光線透過率はＪＩＳ Ｋ７３６１−１（１９９７年）に準拠して、ヘーズはＪＩＳ Ｋ７１３６（２０００年）に準拠して測定値。また、下記の表１に記載の結果は、吸湿フィルム片３つの測定値の平均値である。

〈結果〉
表１は、飽和吸湿量、全光線透過率、及びヘーズの測定結果を示している。比較例３は、シートの製造のプレミキシングの際に硬化してしまい、シートを製造することができなかったため、測定結果を表示していない。

表１に示すように、実施例３、５、及び６（ＥＶＡ又はＥＭＭＡに酸化マグネシウム粒子（３０ｗｔ％）を分散させた吸湿シート）は、酸化マグネシウム粒子の含有量が等しい比較例１（ＶＬＤＰＥに酸化マグネシウム粒子（３０ｗｔ％）を分散させた吸湿シート）よりも高い全光線透過率及び低いヘーズを有していた。また、比較例２（ＥＶＡに粒径の大きい酸化マグネシウム粒子（平均粒径５００ｎｍ）を分散させた吸湿シート）は、低い全光線透過率及び高いヘーズを有していた。

１０ 吸湿フィルム
２０ 入射した光
３０ 大きい粒子径を有する吸湿性粒子
３２ 小さい粒子径を有する吸湿性粒子
３４ 大きい二次粒子
４０ 一部の光
５０ 吸湿フィルムを透過する光
１００ 光透過性吸湿フィルム
１１０ 発光表示素子
１２０ 基材
１３０ 透明基材フィルム
２００ ディスプレイ装置
３００ 包装用積層体

Claims (7)

1. 樹脂及び前記樹脂中に分散している酸化マグネシウム粒子を含んでおり、
   前記酸化マグネシウム粒子の平均粒径が、１００ｎｍ以下であり、かつ
   前記樹脂が、エステル部分又はカルボキシル基を有する、
   光透過性吸湿フィルム。
2. 前記酸化マグネシウム粒子の平均粒径が、５０ｎｍ以下である、請求項１に記載の光透過性吸湿フィルム。
3. 前記酸化マグネシウム粒子と前記樹脂の合計に対して、１０ｗｔ％〜５０ｗｔ％の前記酸化マグネシウム粒子を含んでいる、請求項１又は２に記載の光透過性吸湿フィルム。
4. 前記樹脂が、前記エステル部分又はカルボキシル基を側鎖に有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光透過性吸湿フィルム。
5. 前記樹脂が、エチレン−酢酸ビニル共重合体又はエチレン−メチルメタクリレート共重合体である、請求項４に記載の光透過性吸湿フィルム。
6. 前記樹脂が前記エチレン−酢酸ビニル共重合体である場合には、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体が、１０ｗｔ％以上の酢酸ビニル部分を有し、かつ
   前記樹脂が前記エチレン−メチルメタクリレート共重合体である場合には、前記エチレン−メチルメタクリレート共重合体が、２０ｗｔ％以上のメチルメタクリレート部分を有する、
   請求項５に記載の光透過性吸湿フィルム。
7. 前記光透過性吸湿フィルムの厚さが１００μｍのときの全光線透過率が、ＪＩＳ Ｋ７３６１−１（１９９７年）に準拠して測定したときに７０％以上であり、かつヘーズが、ＪＩＳ Ｋ７１３６（２０００年）に準拠して測定したときに４０％以下である、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の光透過性吸湿フィルム。

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